Industrielle Nahrungsmittelproduktion und Lebensmittelqualität

Die industrielle Nahrungsmittelproduktion ermöglicht die kontinuierliche Bereitstellung großer, standardisierter und vergleichsweise kostengünstiger Lebensmittelmengen. Kennzeichnend sind unter anderem spezialisierte Anbausysteme, ein hoher Mechanisierungsgrad, der Einsatz mineralischer Düngemittel und chemisch-synthetischer Pflanzenschutzmittel sowie intensive Tierhaltungssysteme.

Aus mikronährstoffmedizinischer Sicht ist von Bedeutung, ob und in welchem Umfang diese Produktionsbedingungen den Gehalt und die Bioverfügbarkeit (Aufnahme und Verwertung im Körper) von Vitaminen, Mineralstoffen, Spurenelementen, essentiellen Fettsäuren (lebensnotwendigen Fettsäuren) und sekundären Pflanzenstoffen (gesundheitswirksamen pflanzlichen Inhaltsstoffen) sowie die Belastung mit unerwünschten Rückständen beeinflussen.

Die Lebensmittelqualität lässt sich jedoch nicht anhand eines einzelnen Produktionsmerkmals beurteilen. Der Gehalt ernährungsphysiologisch relevanter Inhaltsstoffe wird durch zahlreiche Faktoren bestimmt. Dazu gehören insbesondere Pflanzenart und Sorte beziehungsweise Tierart und Rasse, Bodenbeschaffenheit, Düngung, Klima, Ertrag, Reifegrad, Fütterung, Haltungsbedingungen, Lagerung und Verarbeitung.

Die industrielle Nahrungsmittelproduktion ist deshalb nicht grundsätzlich mit einer verminderten Mikronährstoffqualität gleichzusetzen. Produktionsmaßnahmen können einzelne Inhaltsstoffe erhöhen, vermindern oder unverändert lassen. Die beobachteten Effekte sind lebensmittel-, nährstoff- und verfahrensspezifisch [1-4].

Kunstdünger

Als Kunstdünger werden industriell hergestellte mineralische Düngemittel bezeichnet. Sie versorgen Pflanzen insbesondere mit Stickstoff, Phosphor und Kalium sowie je nach Produkt mit Schwefel, Magnesium oder Spurenelementen.

Eine globale Metaanalyse (zusammenfassende statistische Auswertung mehrerer Studien) zeigte, dass Düngungsmaßnahmen neben dem Ertrag auch verschiedene ernährungsphysiologische Qualitätsmerkmale von Nahrungspflanzen verbessern können. Ausmaß und Richtung der Effekte hängen insbesondere von der Kulturpflanze, der Ausgangsversorgung des Bodens, dem applizierten Nährstoff, der Düngermenge und den jeweiligen Standortbedingungen ab [1].

Eine bedarfsgerechte mineralische Düngung führt daher nicht regelhaft zu mikronährstoffärmeren Lebensmitteln. Die gezielte Applikation bestimmter Mineralstoffe und Spurenelemente kann deren Konzentration im Ernteprodukt erhöhen und zur agronomischen Biofortifikation (gezielten Anreicherung von Nahrungspflanzen mit Nährstoffen) genutzt werden [1].

Eine unausgewogene oder übermäßige Düngung kann dagegen die Zusammensetzung der Pflanze verändern. Bei einzelnen Kulturen und Anbaubedingungen kann ein starker Ertragszuwachs mit einer niedrigeren Konzentration bestimmter Inhaltsstoffe pro Gewichts- oder Volumeneinheit einhergehen. Die globale Metaanalyse zeigte jedoch insgesamt, dass Ertrag und ernährungsphysiologische Qualität durch eine angepasste Düngung gleichzeitig verbessert werden können [1].

In einer Metaanalyse wiesen ökologisch erzeugte Kulturpflanzen im Mittel höhere Konzentrationen verschiedener antioxidativ wirksamer (vor oxidativen Zellschäden schützender) sekundärer Pflanzenstoffe sowie niedrigere Cadmiumkonzentrationen auf als konventionell erzeugte Vergleichsprodukte. Als mögliche Einflussfaktoren wurden unter anderem Unterschiede bei der mineralischen Stickstoff- und Phosphordüngung diskutiert. Die Ergebnisse belegen jedoch keinen monokausalen Zusammenhang (Zusammenhang mit nur einer Ursache) und erlauben nicht die Aussage, dass der Verzicht auf mineralische Düngemittel grundsätzlich den Gehalt sämtlicher Mikronährstoffe erhöht [2].

Massentierhaltung

Der Begriff Massentierhaltung ist wissenschaftlich nicht einheitlich definiert. Gemeint sind üblicherweise intensive Tierhaltungssysteme mit hohen Tierbeständen oder Besatzdichten, standardisierter Fütterung, hoher Produktionsleistung und arbeitsteiliger Organisation.

Die Bestandsgröße allein erlaubt keine verlässliche Aussage über die ernährungsphysiologische Qualität von Fleisch, Milch oder anderen tierischen Lebensmitteln. Von größerer Bedeutung sind Tierart und Rasse, Futterzusammensetzung, Weide- und Raufutteranteil, Leistungsniveau, Haltungsbedingungen, Tiergesundheit, Schlachtalter und Verarbeitung.

Die verfügbaren Metaanalysen vergleichen überwiegend ökologisch und konventionell erzeugte tierische Lebensmittel. Diese Produktionssysteme unterscheiden sich neben der Haltungsform häufig auch hinsichtlich Fütterung, Weidezugang und zulässiger Futtermittel. Die Ergebnisse lassen sich deshalb nicht ausschließlich auf die Bestandsgröße oder Besatzdichte zurückführen [3, 4].

Eine Metaanalyse zeigte, dass ökologisch erzeugtes Fleisch im Mittel höhere Konzentrationen mehrfach ungesättigter Fettsäuren und Omega-3-Fettsäuren aufweist als konventionell erzeugtes Fleisch. Die Heterogenität (Uneinheitlichkeit der Studienergebnisse) zwischen Tierarten und Fleischarten war jedoch erheblich. Für Vitamine, Mineralstoffe und weitere ernährungsphysiologisch relevante Inhaltsstoffe war die Datenbasis für belastbare Metaanalysen unzureichend [3].

Bei Kuhmilch wurden in einer Metaanalyse höhere Konzentrationen mehrfach ungesättigter Fettsäuren, Omega-3-Fettsäuren, konjugierter Linolsäure, α-Tocopherol (Vitamin E) und Eisen in ökologisch erzeugter Milch festgestellt. Gleichzeitig waren die Iod- und Selenkonzentrationen niedriger als in konventionell erzeugter Milch [4].

Die Unterschiede wurden wesentlich mit den jeweiligen Fütterungsregimen (Arten der Fütterung) in Verbindung gebracht. Ein höherer Weide- und Raufutteranteil begünstigt insbesondere höhere Konzentrationen von Omega-3-Fettsäuren. Eine stärkere Mineralstoffsupplementierung (zusätzliche Gabe von Mineralstoffen) des Futters kann dagegen die Konzentration bestimmter Spurenelemente wie Iod oder Selen erhöhen [3, 4].

Aus der vorhandenen Evidenz lässt sich daher nicht ableiten, dass Lebensmittel aus intensiver Tierhaltung grundsätzlich vitamin- oder mineralstoffärmer sind. Belegt sind vor allem produktions- und fütterungsabhängige Unterschiede des Fettsäureprofils sowie bei Milch einzelner Spurenelemente und antioxidativ wirksamer Inhaltsstoffe [3, 4].

Pflanzenschutzmittel

Pflanzenschutzmittel dienen dem Schutz von Kulturpflanzen vor Pilzen, Insekten, Unkräutern und anderen Schadorganismen. Ihr Einsatz kann Ernteverluste vermindern, die äußere Produktqualität stabilisieren und in bestimmten Situationen die Kontamination mit mikrobiellen Toxinen (von Mikroorganismen gebildeten Giftstoffen) begrenzen.

Gleichzeitig können Rückstände der eingesetzten Wirkstoffe oder ihrer Abbauprodukte in beziehungsweise auf Lebensmitteln verbleiben. Ökologisch erzeugte Kulturpflanzen weisen im Mittel seltener nachweisbare Rückstände chemisch-synthetischer Pflanzenschutzmittel auf als konventionell erzeugte Vergleichsprodukte [2].

Der analytische Nachweis eines Pflanzenschutzmittelrückstands ist nicht mit einer gesundheitlichen Gefährdung gleichzusetzen. Für die Risikobewertung sind die Konzentration des Rückstands, die verzehrte Lebensmittelmenge, die Expositionshäufigkeit und die toxikologischen Referenzwerte (gesundheitlich abgeleiteten Bewertungswerte) maßgeblich.

Nach dem Bericht der Europäischen Behörde für Lebensmittelsicherheit über die im Jahr 2024 untersuchten Lebensmittelproben entsprachen 98,8 % der Proben des koordinierten Kontrollprogramms den gesetzlichen Vorgaben. Auf Grundlage der geschätzten akuten und chronischen Exposition (kurzfristigen und langfristigen Aufnahme) bewertete die Europäische Behörde für Lebensmittelsicherheit das gesundheitliche Risiko der Verbraucher durch die untersuchten Pflanzenschutzmittelrückstände insgesamt als niedrig [5].

Diese populationsbezogene Bewertung schließt einzelne Rückstandshöchstgehaltsüberschreitungen, nicht bestimmungsgemäße Anwendungen oder besondere Expositionssituationen nicht aus. Auch die Beurteilung kumulativer Expositionen (Gesamtbelastungen durch mehrere Wirkstoffe) gegenüber mehreren Wirkstoffen bleibt ein eigenständiger Bestandteil der toxikologischen Risikobewertung.

Pflanzenschutzmittel beeinflussen primär das Rückstandsprofil eines Lebensmittels. Ein regelhafter unmittelbarer Einfluss auf den Gehalt essentieller Vitamine, Mineralstoffe oder Spurenelemente ist daraus nicht abzuleiten. Unterschiede der Mikronährstoffzusammensetzung zwischen Produktionssystemen können vielmehr durch mehrere gleichzeitig wirkende Anbau- und Standortfaktoren bedingt sein [1, 2].

Mikronährstoffmedizinische Einordnung

Kunstdünger, intensive Tierhaltung und Pflanzenschutzmittel betreffen unterschiedliche Dimensionen der Lebensmittelqualität:

• Kunstdünger – beeinflusst Ertrag und pflanzliche Inhaltsstoffkonzentrationen in Abhängigkeit von Nährstoff, Dosierung, Boden, Kulturpflanze und Standortbedingungen [1, 2].
• Massentierhaltung – lässt für sich allein keine Aussage über die Mikronährstoffqualität zu; insbesondere Fütterung und Weideanteil beeinflussen das Fettsäureprofil sowie einzelne Mikronährstoffe tierischer Lebensmittel [3, 4].
• Pflanzenschutzmittel – beeinflussen vor allem die Rückstandsexposition, nicht regelhaft die Konzentration essentieller Mikronährstoffe [2, 5].

Die industrielle Erzeugung ist somit weder grundsätzlich mit einer schlechteren noch mit einer besseren Mikronährstoffqualität gleichzusetzen. Eine sachgerechte Bewertung muss das konkrete Lebensmittel, das jeweilige Produktionsverfahren, die gesamte Zusammensetzung und die Höhe einer möglichen Rückstandsexposition berücksichtigen.

Die nachfolgenden Fachartikel zu Kunstdünger, Massentierhaltung und Pflanzenschutzmitteln vertiefen die jeweiligen Auswirkungen auf die Lebensmittelqualität und ihre mikronährstoffmedizinische Bedeutung.

Literatur

1. Ishfaq M, Wang Y, Xu J, Hassan MU, Yuan H, Liu L et al.: Improvement of nutritional quality of food crops with fertilizer: a global meta-analysis. Agron Sustain Dev. 2023;43:74. doi:10.1007/s13593-023-00923-7
2. Barański M, Średnicka-Tober D, Volakakis N, Seal C, Sanderson R, Stewart GB et al.: Higher antioxidant and lower cadmium concentrations and lower incidence of pesticide residues in organically grown crops: a systematic literature review and meta-analyses. Br J Nutr. 2014;112(5):794-811. doi:10.1017/S0007114514001366
3. Średnicka-Tober D, Barański M, Seal C, Sanderson R, Benbrook C, Steinshamn H et al.: Composition differences between organic and conventional meat: a systematic literature review and meta-analysis. Br J Nutr. 2016;115(6):994-1011. doi:10.1017/S0007114515005073
4. Średnicka-Tober D, Barański M, Seal CJ, Sanderson R, Benbrook C, Steinshamn H et al.: Higher PUFA and n-3 PUFA, conjugated linoleic acid, α-tocopherol and iron, but lower iodine and selenium concentrations in organic milk: a systematic literature review and meta- and redundancy analyses. Br J Nutr. 2016;115(6):1043-1060. doi:10.1017/S0007114516000349
5. European Food Safety Authority (EFSA): The 2024 European Union report on pesticide residues in food. EFSA J. 2026;24:e10054. doi:10.2903/j.efsa.2026.10054